KR20190074082A - 미분탄 샘플 포집 장치 - Google Patents

미분탄 샘플 포집 장치 Download PDF

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KR20190074082A
KR20190074082A KR1020170175461A KR20170175461A KR20190074082A KR 20190074082 A KR20190074082 A KR 20190074082A KR 1020170175461 A KR1020170175461 A KR 1020170175461A KR 20170175461 A KR20170175461 A KR 20170175461A KR 20190074082 A KR20190074082 A KR 20190074082A
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최병철
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Abstract

입도 분석의 신뢰성을 높일 수 있는 미분탄 샘플을 보다 효과적으로 채취할 수 있도록, 석탄을 파쇄하여 미분탄을 제조하는 미분탄 제조기와 백필터 사이에 연결되어 파쇄된 미분탄이 이송되는 이송배관의 일측에 설치되어, 이송배관을 지나는 미분탄에서 샘플을 채취하는 포집부를 포함하는 미분탄 샘플 포집 장치를 제공한다.

Description

미분탄 샘플 포집 장치{SAMPLING APPARATUS FOR PULVERIZED COAL}
고로로 공급되는 미분탄의 샘플을 포집하기 위한 장치를 개시한다.
일반적으로, 고로조업에서는 보조 연료로써 미분탄이 열풍과 함께 고로 내로 취입된다. 미분탄의 사용은 연소 심도내 온도 제어에 의한 고로의 조업안정화와, 고가의 코크스 제조비용 절감 차원에서 대단히 유용하다. 이에 현재 미분탄의 사용이 점차 증가하고 있으며 보다 많은 양의 미분탄을 사용하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.
미분탄은 고로의 피씨아이(PCI;Pulverizer Coal Injection) 공정에서 무연탄을 극 미분으로 파쇄하여 제조된다. 제조된 미분탄은 가스와 함께 백필터로 이송된다. 그리고 고로의 풍구를 통해 열풍과 함께 취입되어 보조 연료로써 사용된다.
고로에 대한 미분탄의 취입량은 미분탄 입도와 깊은 관련이 있다. 미분탄의 입도는 풍압 받침 현상, 고로 노열 관리에 많은 영향을 준다. 예를 들어, 고로에 취입되는 미분탄의 입도가 규정치보다 초과시 노열의 저하를 초래하게 된다. 또한, 미분의 입도가 커서 완전연소가 어려워 노열 저하 및 미분 취입배관의 마모를 가중시켜 설비사고의 요인이 된다. 반대로, 미분탄의 입도가 규정치보다 작을 경우에는 용광로의 송풍 유량에 의해 용광로 내부에서 미분이 연소되기 전 이미 연소대를 벗어나 노열의 저하를 가져오는 요인이 되고 있다.
이에, 미분탄 제조시 미분탄의 정확한 입도를 파악할 수 있도록 샘플을 채취하여 분석할 필요가 있다.
입도 분석의 신뢰성을 높일 수 있는 미분탄 샘플을 보다 효과적으로 채취할 수 있도록 된 미분탄 샘플 포집 장치를 제공한다.
이를 위해 본 구현예의 포집 장치는, 석탄을 파쇄하여 미분탄을 제조하는 미분탄 제조기와 백필터 사이에 연결되어 파쇄된 미분탄이 이송되는 이송배관의 일측에 설치되어, 이송배관을 지나는 미분탄에서 샘플을 채취하는 포집부를 포함할 수 있다.
상기 포집부는 상기 이송배관에 연결 설치되어 내부로 샘풀이 유입되는 케이싱, 상기 케이싱 내부에 회전가능하게 설치되고 축방향을 따라 나선형태의 이송스크류가 설치된 이송축, 상기 케이싱 전단에 설치되고 측면에는 샘플이 유입되는 구멍이 형성되며 상기 이송축을 축지지하는 지지대, 상기 케이싱 후단에 설치되고 상기 이송축을 축지지하는 지지블럭, 상기 이송축에 연결되어 이송축을 회전시키는 구동부, 및 상기 케이싱에 형성된 출구에 연결되어 상기 이송스크류에 의해 이송된 샘플이 배출되는 배출관을 포함할 수 있다.
상기 케이싱에 설치되고 상기 이송배관의 중심부로 연장되어 이송배관 중심부쪽 미분탄을 케이싱으로 유도하는 유도관을 더 포함할 수 있다.
상기 배출관에 연결된 포집통, 및 상기 배출관 일측에 설치되어 배출관을 개폐하는 개폐밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 포집부는 상기 케이싱과 상기 이송배관 사이에 연결되는 바이패스관을 더 포함할 수 있다.
상기 바이패스관 일측에 설치되어 가스의 흐름을 제어하기 위한 조절밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 바이패스관은 케이싱의 후단과 이송배관의 미분탄 이송방향을 따라 상기 케이싱이 설치된 위치를 지나 이격된 위치 사이에 연결될 수 있다.
상기 이송축은 상기 출구를 기준으로 구동부쪽 선단에 설치되어 샘플을 출구쪽으로 유도하는 역방향스크류가 더 설치될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 구현예에 의하면, 관로 중심부쪽을 지나는 미분탄을 샘플로 채취할 수 있어, 보다 정확한 입도 분석이 가능하다.
이에, 채취된 미분탄 샘플의 편차를 최소화하여 보다 정확한 취입량을 선정할 수 있게 된다. 따라서, 정확한 미분탄 입도 분석을 통해 고로 조업 효율을 높일 수 있게 된다.
미분탄 샘플 채취 과정에서 배관을 지나는 미분탄이 대기로 방출하는 것을 방지하고 샘플의 포집 효율을 높일 수 있게 된다.
도 1은 본 실시예에 따른 미분탄 샘플 포집장치가 미분탄 제조기의 이송배관에 설치된 상태를 나타낸 개략적인 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 미분탄 샘플 포집장치의 구성을 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 3 내지 도 4는 본 실시예에 다른 미분탄 샘플 포집장치의 일부 구성을 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.
이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 실시예에 따른 미분탄 샘플 포집장치의 설치 위치를 나타내고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 포집장치(10)는, 미분탄 제조기(100)와 백필터(110) 사이를 연결하여 제조된 미분탄을 이송하는 이송배관(120)의 일측에 설치될 수 있다.
호퍼(130)에 저장된 무연탄은 콜 피더에 의해 정량 이송되어 미분탄 제조기(100)로 공급된다. 미분탄 제조기(100)는 내부에 그라인딩 세그먼트와 롤 타이어를 구비하여 공급된 무연탄을 미분탄으로 파쇄한다.
미분탄 제조기(100)에서 파쇄되어 제조된 미분탄은 웨스트 가스에 의해 이송배관(120)을 따라 백필터(110)로 이송된다. 백필터(110)로 이송된 미분탄은 백필터(110)에서 필터링되고 후공정을 거쳐 최종적으로 고로(140)에 열풍과 함께 공급된다.
이송배관(120) 일측에는 본 실시예의 포집장치(10)가 설치되어 이송배관(120)을 따라 이송되는 미분탄에서 샘플을 포집하여 채취하게 된다.
도 2 내지 도 4는 본 실시예에 따른 미분탄 샘플 포집장치의 구성을 도시하고 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 포집장치(10)는 이송배관(120)에 연결 설치되어 내부로 샘풀이 유입되는 케이싱(20), 케이싱(20) 내부에 회전가능하게 설치되고 축방향을 따라 나선형태의 이송스크류(32)가 설치된 이송축(30), 케이싱(20) 전단에 설치되고 측면에는 샘플이 유입되는 구멍(42)이 형성되며 이송축(30)을 축지지하는 지지대(40), 케이싱(20) 후단에 설치되고 이송축(30)을 축지지하는 지지블럭(44), 이송축(30)에 연결되어 이송축(30)을 회전시키는 구동부, 및 케이싱(20)에 형성된 출구(22)에 연결되어 이송스크류(32)에 의해 이송된 샘플이 배출되는 배출관(50)을 포함할 수 있다.
본 실시예의 장치는 케이싱(20)과 이송배관(120) 사이에 연결되는 바이패스관(60)을 더 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 바이패스관(60)은 케이싱(20)의 후단과 이송배관(120)의 미분탄 이송방향을 따라 케이싱(20)이 설치된 위치를 지나 이격된 위치 사이에 연결될 수 있다. 이에, 이송배관(120)을 따라 흐르는 가스와 미분탄의 흐름이 케이싱(20)의 전단에서 후단 쪽으로, 그리고 후단 쪽에 연결된 바이패스관(60)을 통해 이송배관(120)으로 이동되는 흐름이 형성될 수 있다. 따라서, 바이패스관(60)에 의해 케이싱(20)으로 가스의 흐름이 원활하게 이루어져 샘플이 정체되지 않고 케이싱(20) 내부로 원활하게 유입될 수 있다. 바이패스관(60) 일측에는 가스의 흐름을 제어하기 위한 조절밸브(62)가 더 설치될 수 있다. 조절밸브(62)를 제어구동하여 바이패스관(60)를 통한 가스 유량을 제어함으로써, 샘케이싱(20)으로 유입되는 미분탄의 유입량을 조절할 수 있다.
케이싱(20)은 길게 연장된 원형 단면구조를 갖는 원통 구조물일 수 있다. 케이싱(20)의 내부에는 이송스크류(32)가 설치된 이송축(30)이 삽입된다. 케이싱(20)의 직경은 이송스크류(32)의 외경보다 클 수 있다. 이송스크류(32)는 케이싱(20)의 바닥쪽에 접하여 설치되므로 이송스크류(32)와 케이싱(20) 내측 상부 사이에는 틈새가 형성된다. 이에, 케이싱(20)으로 유입된 가스는 케이싱(20) 내측 상부의 공간을 통해 흐르고, 미분탄은 케이싱(20) 바닥으로 내려앉아 이송스크류(32)에 의해 이송된다.
케이싱(20)의 전단은 이송배관(120) 측면에 연결 설치된다. 케이싱(20)은 양단이 개방된 관으로, 전단은 이송배관(120)에 연통 설치된다. 케이싱(20)의 내부에 이송축(30)이 삽입 설치된다. 케이싱(20)의 전단과 후단에는 각각 지지대(40)와 지지블럭(44)이 설치되어 이송축(30)의 양단을 회전가능하게 축지지한다. 여기서, 전단이라 함은 케이싱(20)의 양 선단 중 이송배관(120)에 접합되는 선단을 지칭하고, 후단이라 함은 그 반대쪽 선단을 지칭할 수 있다.
케이싱(20)의 후단쪽 바닥에는 샘플이 배출되는 출구(22)가 형성되고, 배출관(50)이 이 출구(22)에 연결 설치된다. 배출관(50)은 하방향으로 연장되며, 그 하부에는 포집통(54)이 연결 설치될 수 있다. 이에, 배출관(50)을 통해 낙하된 샘플은 포집통(54)에 모아져 수거된다.
배출관(50)의 일측에는 배출관(50)을 선택적으로 개폐하기 위한 개폐밸브(52)가 설치될 수 있다. 개폐밸브(52)는 적어도 두 개가 배출관(50)을 따라 간격을 두고 설치될 수 있다. 이에, 개폐밸브(52)를 순차적으로 개방작동시키게 되면 샘플이 비산되는 것을 방지하면서 샘플을 포집통(54)으로 안정적으로 수거할 수 있게 된다.
지지블럭(44)은 케이싱(20)의 후단을 막아 가스나 샘플의 유출을 차단한다. 지지블럭(44)을 관통하여 이송축(30)의 선단이 회전가능하게 설치된다. 케이싱(20) 후단 외측에는 지지블럭(44)을 관통한 이송축(30)에 연결되어 이송축(30)을 회전시키는 구동부가 연결 설치된다.
본 실시예에서, 구동부는 이송축(30)에 연결된 회전핸들(46)일 수 있다. 이에, 회전핸들(46)을 돌려주게 되면 이송축(30)이 회전되면서 이송축(30)에 설치된 이송스크류(32)가 회전되어 미분탄을 이송하게 된다. 구동부는 회전핸들(46) 외에 구동모터 등 동력을 이용한 구조일 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 지지대(40)는 케이싱(20)의 전단에 설치되어 이송배관(120) 내부로 삽입된다. 지지대(40)는 외주면을 따라 복수개의 구멍(42)이 형성될 수 있다. 이 구멍(42)을 통해 이송배관(120)을 따라 흐르는 미분탄이 케이싱(20) 내부로 유입될 수 있다. 지지대(40)에 이송축(30)의 선단이 회전가능하게 지지된다.
본 실시예에서, 지지대(40)는 이송배관(120)의 내주면에서 이격되어 중심쪽으로 충분히 연장되어 있다. 이에, 이송배관(120)을 따라 흐르는 미분탄 중 이송배관(120) 내주면을 따라 흐르는 미분탄을 제외하고 내측의 미분탄을 케이싱(20)으로 유입할 수 있게 된다.
이송배관(120)의 내주면을 따라 흐르는 미분탄의 포집을 보다 효과적으로 방지하고 이송배관(120) 내측 미분탄을 샘플로 포집할 수 있도록, 유도관(48)을 더 구비할 수 있다. 유도관(48)은 예를 들어, 케이싱(20) 전단에 설치되고 지지대(40)를 감싸며, 이송배관(120)의 중심부로 연장되는 관구조물일 수 있다. 유도관(48)의 선단은 개방되어 있어 이송배관(120) 중심부쪽 미분탄을 지지대(40)의 구멍(42)을 통해 케이싱(20)으로 유도할 수 있다. 유도관(48) 선단을 통해 유도되는 미분탄은 유도관(48)과 지지대(40) 사이의 틈새를 통해 지지대(40)의 구멍(42)으로 유입된다. 유도관(48)의 측면은 케이싱(20) 전단에 설치되어 이송배관(120) 내주면을 관통하고 있어, 이송배관(120) 내주면을 따라 이동되는 미분탄은 유도관(48)에 막혀 케이싱(20)으로 유입되지 못한다.
이송축(30)은 양 선단이 각각 지지대(40)와 지지블럭(44)에 회전가능하게 지지되어 회전된다. 지지대(40)와 지지블럭(44)에는 이송축(30)의 회전이 가능하도록 베어링블럭이 설치될 수 있다.
이송축(30)을 따라 이송스크류(32)가 설치된다. 언급한 바와 같이, 이송스크류(32)는 케이싱(20) 바닥에 접하도록 설치될 수 있다. 이에, 케이싱(20) 바닥으로 내려앉은 미분탄 샘플을 이송스크류(32)가 밀어 케이싱(20) 후단쪽으로 이동시키게 된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 이송축(30)은 출구(22)를 기준으로 구동부쪽 선단에 역방향스크류(34)가 더 설치되어, 샘플을 출구(22)쪽으로 유도하는 구조일 수 있다.
이송축(30)에 설치되는 이송스크류(32)와 역방향스크류(34)는 서로 회전 방향이 상이하다. 이송스크류(32)와 역방향 스크류는 출구(22)의 크기만큼 서로 이격되어 설치된다. 이에, 이송스크류(32)가 샘플을 케이싱(20) 전단에서 출구(22)쪽으로 이동시키는 방향으로 회전하게 되면, 역방향스크류(34) 역시 케이싱(20) 후단에서 출구(22)쪽으로 이동시키는 방향으로 회전된다. 따라서, 케이싱(20) 후단쪽으로 내려 앉은 샘플도 역방향스크류(34)를 통해 출구(22)쪽으로 이동되어 포집할 수 있게 된다.
이하, 본 실시예의 작용에 대해 설명한다.
미분탄 제조기(100)에서 제조된 미분탄은 이송배관(120)을 통해 이송된다. 이 과정에서 이송배관(120)에 설치된 본 실시예의 장치를 통해 샘플이 채취된다.
이송배관(120)을 통해 가스와 함께 이송되는 미분탄은 이송배관(120)에 연통 설치된 케이싱(20) 내부로 유입된다.
케이싱(20) 전단에 설치되어 이송배관(120) 내부로 연장된 지지대(40)의 구멍(42)을 통해 미분탄이 케이싱(20) 내부로 유입된다. 케이싱(20)의 후단쪽은 바이패스관(60)을 통해 이송배관(120)과 연결되어 있어, 이송배관(120)의 가스가 케이싱(20)와 바이패스관(60)을 통해 흐르면서 미분탄이 용이하게 케이싱(20) 내부로 유입된다. 케이싱(20) 내부로 유입된 미분탄은 자중에 의해 케이싱(20) 바닥으로 내려 앉게 된다.
본 실시예에서, 지지대(40)는 이송배관(120)의 내주면에서 이격되어 중심쪽으로 충분히 연장되어 있다. 이에, 이송배관(120)을 따라 흐르는 미분탄 중 이송배관(120) 내주면을 따라 흐르는 미분탄을 제외하고 내측의 미분탄을 케이싱(20)으로 유입할 수 있게 된다.
따라서, 이송배관(120)의 내주면에 의한 간섭을 받지 않은 미분탄을 샘플로 채취하여 보다 정확한 입도 분석을 실시할 수 있게 된다.
이송배관(120)을 흐르는 가스의 유속에 의해 이송배관(120)의 내주면으로는 미분탄 중 입도가 큰 미분탄이 지나가고 이송배관(120) 내측으로는 입도가 작은 미분탄이 흘러가게 된다. 이에, 이송배관(120)에 간섭받지 않는 내측의 미분탄을 샘플로 포집하여 입도 분석을 실시하는 것이 매우 중요하다. 본 실시예는 이와 같이, 이송배관(120) 내주면이 아닌 내측으로 흐르는 미분탄을 샘플로 채취함으로써, 입도 분석의 신뢰성을 높이고 고로 조업을 최적화할 수 있게 된다.
케이싱(20) 바닥에 내려앉은 미분탄 샘플은 이송스크류(32)를 통해 수거된다.
케이싱(20)에 내부에서 이송축(30)이 회전하게 되면 이송축(30)에 설치된 이송스크류(32)와 역방향스크류(34)가 일방향으로 회전되면서 케이싱(20) 바닥에 포집된 미분탄 샘플을 출구(22)쪽으로 이동하게 된다. 미분탄 샘플은 케이싱(20) 출구(22)로 이동되어 출구(22)를 통해 배출관(50)으로 배출된다. 배출관(50)에 설치된 복수의 개폐밸브(52)를 차례로 개폐하여, 가스의 흐름에 의한 샘플의 비산이나 유동을 방지하면서 샘플을 포집통(54)으로 수거할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.
10 : 포집장치 20 : 케이싱
22 : 출구 30 : 이송축
32 : 이송스크류 34 : 역방향스크류
40 : 지지대 42 : 구멍
44 : 지지블럭 46 : 회전핸들
48 : 유도관 50 : 배출관
52 : 개폐밸브 54 : 포집통
60 : 바이패스관 62 : 조절밸브

Claims (7)

  1. 석탄을 파쇄하여 미분탄을 제조하는 미분탄 제조기와 백필터 사이에 연결되어 파쇄된 미분탄이 이송되는 이송배관의 일측에 설치되어, 이송배관을 지나는 미분탄에서 샘플을 채취하는 포집부를 포함하고,
    상기 포집부는 상기 이송배관에 연결 설치되어 내부로 샘풀이 유입되는 케이싱, 상기 케이싱 내부에 회전가능하게 설치되고 축방향을 따라 나선형태의 이송스크류가 설치된 이송축, 상기 케이싱 전단에 설치되고 측면에는 샘플이 유입되는 구멍이 형성되며 상기 이송축을 축지지하는 지지대, 상기 케이싱 후단에 설치되고 상기 이송축을 축지지하는 지지블럭, 상기 이송축에 연결되어 이송축을 회전시키는 구동부, 및 상기 케이싱에 형성된 출구에 연결되어 상기 이송스크류에 의해 이송된 샘플이 배출되는 배출관을 포함하는 미분탄 샘플 포집 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이싱에 설치되고 상기 이송배관의 중심부로 연장되어 이송배관 중심부쪽 미분탄을 케이싱으로 유도하는 유도관을 더 포함하는 미분탄 샘플 포집 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배출관에 연결된 포집통, 및 상기 배출관 일측에 설치되어 배출관을 개폐하는 개폐밸브를 더 포함하는 미분탄 샘플 포집 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포집부는 상기 케이싱과 상기 이송배관 사이에 연결되는 바이패스관을 더 포함하는 미분탄 샘플 포집 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 바이패스관은 케이싱의 후단과 이송배관의 미분탄 이송방향을 따라 상기 케이싱이 설치된 위치를 지나 이격된 위치 사이에 연결된 미분탄 샘플 포집 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 바이패스관 일측에 설치되어 가스의 흐름을 제어하기 위한 조절밸브를 더 포함하는 미분탄 샘플 포집 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 이송축은 상기 출구를 기준으로 구동부쪽 선단에 설치되어 샘플을 출구쪽으로 유도하는 역방향스크류가 더 설치된 미분탄 샘플 포집 장치.
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